2020 Fiscal Year Research-status Report
A novel treatment of cerebral infarction with neuroprotective astrocytes induced by inflammatory microglia
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19K08002
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
高橋 慎一 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任教授 (20236285)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森本 悟 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任助教 (00816952)
馬島 恭子 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 訪問研究員 (30812440)
岡野 栄之 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 教授 (60160694)
伊澤 良兼 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (90468471)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ヒトiPS細胞 / 脊髄運動ニューロン / アストロサイト / 代謝コンパートメント / 14Cグルコース / ペントースリン酸経路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題の２年度目には、ヒト（健常者）iPS細胞由来の脊髄運動ニューロンとアストロサイトを誘導し、これまでげっ歯類（ラットおよびマウス）の初代培養細胞を用いて積み重ねてきた両者のグルコース代謝コンパートメントの特性が再現できるかどうかについて基礎データの収集を継続して行った。
その結果、ヒト（健常者）由来のニューロンとアストロサイトにおいて、グルコース代謝には明瞭な差が認められ、アストロサイトでは解糖系活性が高く、ミトコンドリアによる酸化的代謝は低く抑えられていることを確認した。これに比してニューロンにおいては酸化的代謝活性がアストロサイトに比して約2倍程度高く、結果としてペントースリン酸経路（PPP）へのfluxは、アストロサイトにおいてニューロンの2～3倍程度高いことも確認できた。すあわち、従来から議論されているニューロンとアストロサイトの代謝特性が、ヒトとげっ歯類では大きく異なる可能性については否定的で、ヒトにも共通する両細胞の特性であることが確認された非常に重要な知見を得た。
このことは、アストロサイトの有する抗酸化ストレス機能は、ヒトのおいても同様に保持され、その障害がニューロンの変性を惹起する原因となる得る可能性を示唆した。虚血再灌流障害は、脳梗塞における早期再灌流療法に伴うニューロン障害を起こし、脳梗塞の予後を決定する重要な因子である。また多くの神経変性疾患においても酸化ストレスは広く共通の病因と認識されている。既に、疾患特異的ヒトiPS細胞の樹立に成功しており、今後は健常者由来のiPS細胞、並びに神経変性疾患のうち筋委縮性側索硬化症（ALS）患者由来のiPS細胞からニューロンとアストロサイトを誘導し、代謝特性の検討を始めた。さらにその治療薬としてスクリーニングされた薬剤のもたらす代謝変化についても検討を開始できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
２年度にはニューロンとアストロサイトのグルコース代謝特性の指標となる、解糖系ならびにTCA回路における酸化的代謝活性を14Cグルコースを用いて測定し、特に抗酸化ストレス作用に基づく細胞保護的機能の指標であるペントースリン酸経路（PPP）活性を実測し、これまでげっ歯類で積み重ねてきたデータを矛盾のないことを確認した。疾患モデルとしての虚血再灌流障害、神経変性疾患としてのALS患者由来のiPS細胞由来のニューロンとアストロサイトの樹立に成功しており、グルコース代謝の測定をほぼ終えている。
しかしながら2年度に開始を予定していたヒト（健常者）iPS細胞由来のミクログリアを用いたアッセイが遅延している。予想を超えて長期化したCOVD19禍に伴い、ミクログリアの誘導に必要なリソースに制約が生じ、誘導法については確立し、その再現性よい誘導は可能であるにも関わらず、実際のアッセイを行うことができなかった。次年度（最終年度）に行うことを検討せざるを得ない。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度は研究者代表者の異動に伴い消耗品の発注が遅れたため予算執行は初年度から第2年度にずれ込んだが、本年度は予定どおり消耗品費として使用し、計画は順調に開始され結果を得た。しかしながら、上述のとおり予想を超えて長期化したCOVD19禍に伴い、ミクログリアの誘導に必要なリソースに制約が生じた。ミクログリア誘導法については問題なく確立でき、再現性よく誘導された細胞を用いて行うアッセイ自体は可能であるにも関わらず、実際のアッセイを行うことができなかった。次年度（最終年度）に行うことを検討せざるを得ないが、全力でキャッチアップを図る。
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| Causes of Carryover |
研究計画はほぼ順調であるが、予期せぬCOVID19禍の長期化のため、ミクログリアを用いたアッセイにのみ多少の遅延が生じている。最終年度での予定計画の遂行を行う。
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